Apostila de Química 26 – Isomeria

Apostila de Química 26 – Isomeria
1.0 Definição
Isomeria – Fenômeno caracterizado pela ocorrência de 2 ou mais substâncias
diferentes que apresentam a mesma fórmula molecular, mas diferentes fórmulas
estruturais.
Apresentam a mesma massa molecular.
2.0 Isomeria Plana
Detecta-se a diferença entre os isômeros através do estudo de suas fórmulas
estruturais planas.
Isomeria de função – Isômeros pertencem a funções diferentes.
Isomeria de cadeia ou núcleo:
Isômeros pertencem à mesma função.
Apresentam diferentes tipos de cadeia.
Podem ser normais ou ramificadas, abertas ou fechadas.
Isomeria de posição:
Isômeros pertencem à mesma função e tem o mesmo tipo de cadeia.
Apresentam diferença na posição de um grupo funcional, de uma
ramificação ou de uma insaturação.
Isomeria de compensação ou metameria:
Isômeros pertencem à mesma função e apresentam o mesmo tipo de
cadeia.
Apresentam diferença na posição de um heteroátomo.
Isomeria dinâmica ou tautomeria:
Caso particular da isomeria de função.
Isômeros coexistem em equilíbrio dinâmico em solução.
Principais casos de tautomeria envolvem compostos carbonílicos.
Solução que contém 2 tatômeros – Alelotrópica.
3.0 Isomeria Espacial
A diferença entre os isômeros é perceptível pela análise da fórmula estrutural
espacial.
3.1 Isomeria Geométrica
Diferentes disposições espaciais dos átomos provocam alterações nas
propriedades físicas desses compostos, como temperatura de ebulição e
polaridade.
2 átomos de maior/menor massa molar estão do mesmo lado do plano
imaginário – Esta disposição é chamada de ‘cis’ ou ‘Z’.
2 átomos de maior/menor massa molar estão de lados opostos do plano
imaginário – Esta disposição é chamada de ‘trans’ u ‘E’.
Os nomes ‘cis’ e ‘trans’ são mais usados em função dos hidrogênios, e ‘Z’ e ‘E’
em função de outros átomos.
Compostos acíclicos – Devem apresentar pelo menos 1 dupla ligação entre
carbonos, e cada 1 dos carbonos da dupla deve apresentar grupos ligantes
diferentes.
Compostos cíclicos – Devem apresentar grupos ligantes diferentes em pelo
menos 2 carbonos do ciclo.
3.2 Isomeria Óptica
Os isômeros diferem-se em relação aos seus comportamentos diante de feixes de
luz polarizadas (1 plano de vibração).
Substâncias que desviam o plano de vibração da luz polarizada – Substâncias
opticamente ativas.
O desvio ocorre em 2 sentidos:
Desvio para o lado esquerdo – Isômero dextrogiro ‘d’.
Desvio para o lado direito – Isômero levogiro ‘l’.
Os desvios são determinados experimentalmente por um aparelho
denominado polarímetro.
Condição para a ocorrência de isomeria óptica – A substância deve apresentar
assimetria.
Substância simétrica – Apresenta um plano de simetria, pode ser dividida em 2
metades idênticas.
Substância assimétrica – Não apresentam um plano de simetria, não podendo ser
sobreponíveis.
Carbono quiral ou assimétrico:
Carbono que apresenta 4 grupos ligantes diferentes entre si.
Indicado na fórmula por um asterisco (*).
Par de isômeros opticamente ativos (IOA) – Antípodas ópticos ou enantiomorfos
(d e l).
Mistura opticamente inativa (IOI) – Mistura equimolar de enantiomorfos,
mistura racêmica ou isômero racêmico (d + l = r).
Molécula com 1 carbono quiral – A molécula possui 2 IOA e 1 IOI.
Molécula com ‘n’ carbonos assimétricos diferentes – Expressões matemáticas de
Van’t Hoff e Le Bel:
Quantidade IOA:
Quantidade de IOI:
Qualquer par de IOA que não são antípodas ópticos é denominado de
diastereoisômeros.
Exemplo:
d1 e l1 – Antípodas ópticos.
d2 e l2 – Antípodas ópticos.
d1 e d2 – Diastereoisômeros.
Isômero meso – Opticamente inativo de desvios no interior da molécula.
Em carbonos quirais iguais (mesmos ligantes) não se usa as expressões de Van’t
Hoff e Le Bel.
Moléculas cíclicas – Não existe um carbono quiral, porém, considera-se sua
existência levando em conta as ramificações.
Na maioria dos processos biológicos, somente em dos isômeros ópticos é ativo.